Question

【題目】閱讀短文，回答問題： 風(fēng)力發(fā)電
風(fēng)力發(fā)電機主要由風(fēng)機、傳動系統(tǒng)和發(fā)動機等組成．風(fēng)機葉片在風(fēng)力的推動作用下轉(zhuǎn)動，通過傳動系統(tǒng)帶動發(fā)電機發(fā)電．風(fēng)機葉片具有密度小，強度高，耐磨損等性能，葉片表面要光滑以減小風(fēng)阻，防被風(fēng)“撕裂”．
當(dāng)風(fēng)速與葉片的旋轉(zhuǎn)面垂直時，葉片旋轉(zhuǎn)過程中所掃過的面積叫做旋轉(zhuǎn)面積．工作過程中，一般保持風(fēng)速與葉片的旋轉(zhuǎn)面垂直；如果風(fēng)速較大，控制系統(tǒng)通過調(diào)整風(fēng)機迎風(fēng)方向減小旋轉(zhuǎn)面積．如果風(fēng)速過大，控制系統(tǒng)通過調(diào)整，停止發(fā)電．有關(guān)風(fēng)力發(fā)電機組的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表

風(fēng)力發(fā)電機組
額定功率/kW	切入風(fēng)速/ms﹣1	額定風(fēng)速/ms﹣1	最大風(fēng)能利用系數(shù)
1000	3.5	10	不小于0.72

風(fēng)能密度指單位時間內(nèi)通過單位面積的風(fēng)能．如表給出了當(dāng)?shù)乜諝饷芏葹?.2kg/m3時的風(fēng)能密度與風(fēng)速的關(guān)系．

風(fēng)速/ms﹣1	1	2	3	4	5	6
風(fēng)能密度/J（m2s）﹣1	0.6	4.8	16.2	38.4	75	129.6

（1）在能源的分類中，風(fēng)能屬于（選填“可再生”或“不可再生”）能源；發(fā)電機工作原理是 ．
（2）下列說法中正確的是
A.葉片的表面應(yīng)該粗糙些，增大風(fēng)壓
B.發(fā)電時一定保持風(fēng)速與葉片的旋轉(zhuǎn)面垂直
C.葉片應(yīng)選擇密度小、硬度小的材料制作
D.最大風(fēng)能利用系數(shù)可以大于0.72
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫出風(fēng)能密度與風(fēng)速的圖象．風(fēng)力發(fā)電機組在切入風(fēng)速時開始并網(wǎng)發(fā)電，這時的風(fēng)能密度為J/（m2s）．
（4）已知風(fēng)力發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)面積約為5000m2 ， 當(dāng)風(fēng)速為5m/s時，1min流過葉片旋轉(zhuǎn)面的空氣質(zhì)量為kg，這時風(fēng)力發(fā)電機組的功率為額定功率的十分之一．若傳動裝置和齒輪箱的能量損失不計，其中發(fā)電機的效率為80%，這時風(fēng)機的效率為 ．

Answer 1

【答案】
（1）可再生；電磁感應(yīng)
（2）D
（3）；25（24﹣29）
（4）1.8×106；33.3%
【解析】解：（1）風(fēng)能可以在自然界里源源不斷的得到補充，所以它屬于可再生能源；（2）A、風(fēng)機葉片具有密度小，強度高，耐磨損等性能，葉片表面要光滑以減小風(fēng)阻，防被風(fēng)“撕裂”，故AC選項錯誤； B、工作過程中，一般保持風(fēng)速與葉片的旋轉(zhuǎn)面垂直；如果風(fēng)速較大，控制系統(tǒng)通過調(diào)整風(fēng)機迎風(fēng)方向減小旋轉(zhuǎn)面積．如果風(fēng)速過大，控制系統(tǒng)通過調(diào)整，發(fā)電時一定保持風(fēng)速與葉片的旋轉(zhuǎn)面垂直錯誤；即B選項錯誤；
D、由表中數(shù)據(jù)可知，最大風(fēng)能利用系數(shù)不小于0.72，即最大風(fēng)能利用系數(shù)可以大于0.72，故D選項正確；（3）由表中數(shù)據(jù)，根據(jù)風(fēng)能密度與風(fēng)速的關(guān)系確定各點，將各點用平滑的曲線連接起來，如下所示：

由表中數(shù)據(jù)可知，切入風(fēng)速為3.5m/s時開始并網(wǎng)發(fā)電，根據(jù)所畫出的風(fēng)能密度與風(fēng)速的關(guān)系，切入風(fēng)速為3.5m/s時對應(yīng)的風(fēng)能密度約為25J/（m2s）（24﹣29之間均可）開始并網(wǎng)發(fā)電；（4）風(fēng)力發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)面積約為5000m2 ， 當(dāng)風(fēng)速為5m/s時，1min流過葉片旋轉(zhuǎn)面的空氣體積：
V=LS=vtS=5m/s×60s×5000m2=1.5×106m3 ，
質(zhì)量為：
m=ρV=1.2kg/m3×1.5×106m3=1.8×106kg．
因風(fēng)力發(fā)電機組的功率為額定功率的十分之一，即P= ×103×103W=105W．
若傳動裝置和齒輪箱的能量損失不計，其中發(fā)電機的效率為：
η1= =80%，
則1min輸入風(fēng)力發(fā)電機的能量：
W= = =7.5×106J，
當(dāng)風(fēng)速為5m/s時，風(fēng)能密度為75J/m2s，發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)面積約為5000m2 ， 在1min=60s的時間產(chǎn)生的風(fēng)能：
W總=75J/m2s×5000m2×60s=2.25×107J，
風(fēng)機的效率為：
η2= ×100%= ×100%≈33.3%．
所以答案是：（1）可再生能源； 電磁感應(yīng)；（2）D；（3）見上圖；25（24到29之間都可；（4）1.8×106 ；33.3%．